RU2047775C1

RU2047775C1 - Method for maintaining mine workings at great depth

Info

Publication number: RU2047775C1
Authority: RU
Inventors: М.В. Курленя; В.Н. Опарин; А.П. Тапсиев; В.Н. Рева; Ф.П. Глушихин; М.А. Розенбаум
Original assignee: Институт горного дела СО РАН
Priority date: 1992-01-01
Filing date: 1992-01-01
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: mining. SUBSTANCE: method involves cutting workings, drilling wells, carrying out geophysical well logging, determining disintegration zones, restoring working contour from the contour of the external boundary of the disintegration zone. EFFECT: enhanced effectiveness of mine maintenance. 1 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при определении оптимальной формы сечения горных выработок в условиях больших глубин. The invention relates to mining and can be used to determine the optimal cross-sectional shape of mine workings in conditions of great depths.

Известен способ поддержания горных выработок, когда выработке для наибольшей устойчивости придают шатровую форму свода, которую считают более устойчивой вследствие уменьшения размеров зоны хрупкого разрушения пород на контуре (кн. И.А.Турчанинов, М.А.Иофис, Э.В.Каспарьян "Основы механики горных пород", Л. Недра, 1977, с.458-459, рис. 165а). Недостатками способа являются следующие: прежде всего, способ неприменим в условиях больших глубин, т. к. он не учитывает естественное образование зон дезинтеграции вокруг подземных горных выработок, кроме того, выполнение горных выработок шатровой формы часто вызывает обильное трещинообразование на контуре выработки, шелушение пород и их обрушение, что является нарушением правил ТБ по ведению горных работ. There is a known method of maintaining mine workings when the mine is given a tent-like arch shape for maximum stability, which is considered more stable due to the reduction of the size of the brittle rock destruction zone on the contour (Prince I.A. Turchaninov, M.A. Iofis, E.V. Kasparyan " Fundamentals of rock mechanics ", L. Nedra, 1977, p. 458-459, Fig. 165a). The disadvantages of the method are the following: first of all, the method is not applicable in conditions of great depths, since it does not take into account the natural formation of disintegration zones around underground mine workings, in addition, the performance of tent-shaped mine workings often causes abundant crack formation on the mine circuit, peeling of rocks and their collapse, which is a violation of the rules of mining safety.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ поддержания горных выработок на больших глубинах, включающий проходку выработок на больших глубинах, определение зон дезинтеграции и создание демпфирующего контура вокруг выработки [1] Недостатками способа являются следующие: создание демпфирующего контура не позволяет осуществлять безопасное ведение горных работ, особенно в сочетании условий больших глубин и значительных действующих горизонтальных напряжений, т.к. придаваемая форма сечению выработки не учитывает естественную геометрию контура зоны дезинтеграции, зависящей также от структорно-прочностных свойств пород. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a method of maintaining mine workings at great depths, including driving the workings at great depths, determining disintegration zones and creating a damping circuit around the mine [1] The disadvantages of the method are as follows: creating a damping circuit does not allow safe mining operations, especially in combination of conditions of great depths and significant existing horizontal stresses, as the shape given to the cross section of the mine does not take into account the natural geometry of the contour of the disintegration zone, which also depends on the structural and strength properties of the rocks.

Целью изобретения является поддержание устойчивости горных выработок в условиях больших глубин путем определения оптимальной формы сечения выработок. The aim of the invention is to maintain the stability of mine workings in conditions of great depths by determining the optimal cross-sectional shape of the workings.

Достигается это тем, что в способе поддержания горных выработок на больших глубинах, включающем проходку экспериментальных выработок круглого поперечного сечения в трех ортогональных направлениях, проведение в них геофизического каротажа и определение зон дезинтеграции, дополнительно определяют геометрию внешней границы зоны дезинтеграции, по которой восстанавливают контур выработки. Другое отличие состоит в том, что размер выработки выбирают в соответствии с размером конкретной зоны дезинтеграции. This is achieved by the fact that in the method of maintaining mine workings at great depths, including sinking experimental workings of circular cross-section in three orthogonal directions, conducting geophysical logging in them and determining disintegration zones, additionally determine the geometry of the outer boundary of the disintegration zone, by which the output contour is restored. Another difference is that the size of the mine is chosen in accordance with the size of a particular disintegration zone.

В предлагаемом способе в этой последовательности операций проходке экспериментальных выработок, бурение веера скважин, проведение в них геофизического каротажа и определение зон дезинтеграции, введение нового элемента восстановление геометрии поперечного сечения выработки по контуру внешней границы зоны дезинтеграции, а также выбор размера выработки, соответствующего данной зоне дезинтеграции, дает эффект определения оптимальной формы сечения выработок, что позволяет сохранять устойчивость горных выработок в условиях больших глубин. Действительно, ориентация трещин в глубине массива, образующих собой зоны дезинтеграции, обеспечивает минимум потенциальной (упругой) энергии, которая концентрируется вокруг подземной выработки в результате ее проходки для конкретных горно-геологических условий. Следовательно, для заданного направления подземной выработки и соответствующих ему геомеханических условий (структурная неоднородность, анизотропия свойств, тензор напряжений и т.п.) в качестве оптимального сечения выработки следует рассматривать области, геометрически подобные тем, что заключены внутри внешних границ зон дезинтеграции. In the proposed method, in this sequence of operations, driving experimental workings, drilling a fan of wells, conducting geophysical logging in them and determining disintegration zones, introducing a new element, restoring the geometry of the cross section of the workings along the contour of the outer boundary of the disintegration zone, as well as choosing the size of the workings corresponding to this disintegration zone , gives the effect of determining the optimal cross-sectional shape of the workings, which allows you to maintain the stability of the mine workings in conditions of high depth bean. Indeed, the orientation of cracks in the depths of the massif, which form disintegration zones, provides a minimum of potential (elastic) energy, which is concentrated around the underground output as a result of its penetration for specific geological conditions. Consequently, for a given direction of underground mining and the corresponding geomechanical conditions (structural heterogeneity, anisotropy of properties, stress tensor, etc.), the areas that are geometrically similar to those enclosed within the outer boundaries of the disintegration zones should be considered as the optimal section of the mine.

Способ иллюстрируется чертежом. На нем изображено: 1 выработка; 2 первая зона дезинтеграции; 3 вторая зона дезинтеграции; 4 внутренние границы зон дезинтеграции; 5 внешние границы зон дезинтеграции; 6 скважины для геофизического каротажа. The method is illustrated in the drawing. It depicts: 1 output; 2 first disintegration zone; 3 second disintegration zone; 4 internal borders of disintegration zones; 5 external borders of disintegration zones; 6 wells for geophysical logging.

Способ осуществляется следующим образом. В массиве горных пород, например, на глубине 800 м в трех ортогональных направлениях проходят экспериментальные выработки 1 круглой формы радиусом, например, 2 м. Затем в выработках пробуривают веер из восьми скважин 6 длиной не менее трех диаметров выработки, т.е. не менее 12 м. После этого в скважинах проводят геофизический каротаж с шагом 0,1 м и определяют, что внешняя граница 5 первой зоны дезинтеграции 2 располагается на расстоянии: в вертикальном направлении 1 м, в горизонтальном направлении 0,5 м от контура выработки. Затем определяют, что внутренняя граница 4 и внешняя граница 5 соответственно второй зоны дезинтеграции 3 располагается на расстоянии: в вертикальном направлении 6 и 6,5 м от контура выработки, а в горизонтальном направлении 4,5 и 5 м соответственно. Пусть необходима выработка радиусом ≈2 м. Тогда контур выработки восстанавливают по внешней границе первой зоны дезинтеграции, например, взрыванием. Если необходима камера радиусом, например, 7 м, то контур такой камеры восстанавливают по внешней границе второй зоны дезинтеграции. The method is as follows. In a rock mass, for example, at a depth of 800 m in three orthogonal directions, experimental workings of 1 round shape with a radius of, for example, 2 m are held. Then, a fan of eight wells 6 is drilled in the workings 6 with a length of at least three workings diameters, i.e. not less than 12 m. After that, geophysical logging is carried out in wells with a step of 0.1 m and it is determined that the outer boundary 5 of the first disintegration zone 2 is located at a distance: in the vertical direction 1 m, in the horizontal direction 0.5 m from the production circuit. Then it is determined that the inner boundary 4 and the outer boundary 5, respectively, of the second disintegration zone 3 are located at a distance: in the vertical direction of 6 and 6.5 m from the output circuit, and in the horizontal direction of 4.5 and 5 m, respectively. Let a mine with a radius of ≈2 m be needed. Then the mine loop is restored along the outer boundary of the first disintegration zone, for example, by blasting. If you need a camera with a radius of, for example, 7 m, then the contour of such a camera is restored along the outer border of the second disintegration zone.

Claims

METHOD FOR MAINTAINING MINING WORKS AT LARGE DEPTHs, including formation of a hole, drilling a fan of wells, conducting geophysical logging in them and determining disintegration zones, characterized in that before the formation of a mine there are additional workings, from which the boundaries of disintegration zones are determined, and the mine is formed with a contour, corresponding to the outer border of one of the disintegration zones.